渣金间外加电场无污染脱氧研究

摘要

世界钢铁工业正朝着提高钢材质量的方向发展,众所周知,冶炼过程的脱氧产物是钢液中的主要污染源,因此钢液脱氧是炼钢过程中非常重要的问题.长期以来,炼钢工作者对此问题一直给予高度的重视.近年来,在固体电解质原电池法脱氧的基础上发展了脱氧体脱氧和电解法脱氧,尽管这些方法存在无污染、脱氧速度快等优点,但是也存在设备复杂、成本比较高,不易在现场推广等问题.本文在传统脱氧方法和固体电解质脱氧方法的基础上,提出了一种新型的无污染脱氧方法一渣金间外加直流电场脱氧,即用炉渣代替固体电解质,在渣金间施加电场来强化脱氧.该方法具有设备简单、成本低、可连续作业、无需还原剂等优点.在实验室条件下进行了铜液和钢液的脱氧实验,根据实验结果,建立了渣金间外加直流电场脱氧的动力学模型.本文的成果及结论为:1.设计了用于铜液和钢液脱氧的实验方法:2.利用渣金间外加直流电场法进行了铜液和钢液的脱氧实验,结果表明外加直流电场法可快速、有效地将铜液中的氧脱除到10ppm左右:钢液中的氧也明显降低:3.对铜液和钢液脱氧后的金属样进行了显微分析,发现脱氧后金属样中夹杂物明显减少;对铜样和渣样的化学分析,表明实验前后铜和渣中铝含量没有明显变化;4.建立了外加直流电场法脱氧的过程动力学模型;5.利用模型计算了脱氧过程的氧浓度变化,并与实验值进行了比较.结果显示模型计算与实验结果十分吻合.渣金间外加直流电场脱氧方法避免了氧化物夹杂对金属液的污染以及固体电解质脱氧方法的高成本和二次氧化等问题.它在理论上是完全合理的,实践上也已证实是可行的,这种脱氧方法很可能成为本世纪一项脱氧新技术.

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1引言

1.2传统脱氧方法及其存在问题

1.2.1脱氧剂脱氧

1.2.2真空脱氧

1.3固体电解质脱氧法及其存在问题

1.3.1原电池法脱氧

1.3.2脱氧体脱氧

1.3.3电解法脱氧

第二章渣金间外加直流电场脱氧的原理

2.1脱氧方法的原理

2.1.1渣系的选择

2.1.2外加电场的选择

2.1.3电极材料的选择

2.2脱氧方法的设计

第三章熔渣体系的研究

3.1物理化学性质

3.2离子结构

3.3渣的选择

第四章实验部分

4.1定氧电池装置

4.1.1定氧电池工作原理

4.1.2定氧装置的制作

4.2熔渣的配制

4.3实验设备及仪表

4.3.1高温加热炉

4.3.2控温系统

4.3.3测量记录系统

4.3.4外加直流电场控制系统

4.4实验步骤

第五章实验结果和分析

5.1铜液脱氧实验

5.1.1数据处理

5.1.2实验结果讨论和分析

5.2钢液脱氧实验

第六章渣及铜液中铝含量和金属样夹杂物的分析

6.1渣中铝含量的对比

6.2金属样夹杂对比

6.2.1金属铜脱氧前后夹杂物分析

6.2.2钢样脱氧前后夹杂物分析

第七章渣金间外加直流电场脱氧动力学模型

7.1脱氧模型的原理

7.2脱氧模型的建立

7.3有关模型的讨论

7.4实验结果与模型计算的对比

7.4.1模型参数的选取

7.4.2模型计算与实验值的对比

第八章课题发展的思考

第九章结论

参考文献

硕士生期间发表的论文和申请的专利

致谢

论文说明